Linux裸设备管理详解

来源：http://czmmiao.iteye.com/blog/1587170

裸设备概述

裸设备：也叫裸分区（原始分区），是一种没有经过格式化，不被Unix/Linux通过文件系统来读取的特殊字符设备。裸设备可以绑定一个分区，也可以绑定一个磁盘。
字符设备：对字符设备的读写不需要通过OS的buffer。它不可被文件系统mount。
块设备：对块设备的读写需要通过OS的buffer，它可以被mount到文件系统中。

这个与linux的版本相关，在旧版本中，最多只可以有256个裸设备，Linux 4下做多可以绑定81Array2个裸设备。但是在linux下，最多只能有255个分区，所以，如果用裸设备绑定分区，最多只能绑定255个裸设备。如果是用lvm，则没有这个限制。

Linux下单个磁盘最多可以有15个分区。3个主分区 + 1个扩展分区 + 11个逻辑分区。
建议的分区方法是：先分3个主分区，第四个分区为扩展分区，然后在扩展分区中再分成11个逻辑分区。
注意，裸设备不要绑定在扩展分区上。 
linux下如果需要使用裸设备，则需要手工进行绑定，unix下则不用。
因为Unix中每一个块设备都会有一个对应的字符设备用于非缓存(unbuffered)I/O,这就是他对应的裸设备了。而Linux中rawio的则 实现了一套非绑定(unbound)的裸设备/dev/rawN或者/dev/raw/rawN和一个控制设备/dev/rawct用来把他们绑定到块设 备上。所以当需要使用一个裸设备的时候，就需要把他和一个真实存在的块设备对应起来，这一个步骤实际上就是完成了Unix里的自动对应一个非缓存字符设备。

major和minor device number

在unix/linux系统中，一切都是文件。所有硬盘、软盘、键盘等设备都用文件来代表，对应 着/dev下面的文件。对于应用程序来说，可以像对待普通文件一样打开，关闭、读写这些设备文件。但是这种文件名，比如/dev/sda、/dev /raw/raw1都是用户空间名称，OS Kernel根本不知道这个名称指的是什么。在内核空间是通过major、minor device number 来区分设备的。
major device number可以看作是设备驱动程序，被同一设备驱动程序管理的设备有相同的major device number.这个数字实际是Kernel中device driver table 的索引，这个表保存着不同设备驱动程序。 而minor device number用来代表被访问的具体设备。也就是说Kernel根据major device number 找到设备驱动程序，然后再从minor device number 获得设备位置等属性。所有这些major device number 是已经预先分配好的。详细信息可以从http://www.lanana.org/docs/device-list/devices-2.6+.txt 查看。比如裸设备是162，scsi块设备是8
/etc/udev/rules.d/60-raw.rules 

Redhat平台对raw设备的配置在redhat 5之后有了变化。在redhat 5之前，直接配置/etc/sysconfig/rawdevices件，通过/etc/init.d/rawdevices来管理raw设备的启动和关 闭。在Redhat 5之后，原来的raw设备接口已经取消了，redhat 5中通过udev规则进行配置。 要配置，需要编辑/etc/udev/rules.d/60-raw.rules这个文件。

cat /etc/udev/rules.d/60-raw.rules 
# Enter raw device bindings here.
#
# An example would be:
#   ACTION=="add", KERNEL=="sda", RUN+="/bin/raw /dev/raw/raw1 %N"
# to bind /dev/raw/raw1 to /dev/sda, or
#   ACTION=="add", ENV{MAJOR}=="8", ENV{MINOR}=="1", RUN+="/bin/raw /dev/raw/raw2 %M %m"
# to bind /dev/raw/raw2 to the device with major 8, minor 1.

其中
ACTION=="add", KERNEL="<device name>", RUN+="raw /dev/raw/rawX %N"

配置设备名称，用你需要绑定的设备名称替换 <device name>（如：/dev/sda1），X为裸设备号
主/次号码：
ACTION=="add", ENV{MAJOR}="A", ENV{MINOR}="B", RUN+="raw /dev/raw/rawX %M %m" 
"A" 和 "B" 是设备的主/次号码，X是系统使用的raw设备号码。

个人对redhat管理raw的过程理解为： 在redhat 5中，是通过udev来管理raw设备的，而udev是通过 MAJOR和MINOR来识别 raw设备 。 故需要将设备号和裸设备号进行绑定，而主设备号和次设备号可以自行指定或者由系统自动分配。 根据red hat的官方文档中关于raw.rule的示例中说KERNEL==..或ENV{MAJOR}...只需要任意配置一个就可以，但有些网友经过试验，验证必须二者同时配置才可以。

配置 /etc/udev/rules.d/60-raw.rules文件

查看磁盘分区情况

# fdisk  -l /dev/sdb

Disk /dev/sdb: 4880 MB, 4880072704 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 593 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1          25      200781   83  Linux
/dev/sdb2              26          50      200812+  83  Linux
配置 /etc/udev/rules.d/60-raw.rules文件 
# grep -v ^# /etc/udev/rules.d/60-raw.rules 
ACTION=="add", KERNEL=="sdb1", RUN+="/bin/raw /dev/raw/raw1 %N"
ACTION=="add", KERNEL=="sdb2", RUN+="/bin/raw /dev/raw/raw2 %N"
ACTION=="add", ENV{MAJOR}=="3", ENV{MINOR}=="2", RUN+="/bin/raw /dev/raw/raw1 %M %m"
ACTION=="add", ENV{MAJOR}=="7", ENV{MINOR}=="2", RUN+="/bin/raw /dev/raw/raw2 %M %m"

启动raw设备

# start_udev 
Starting udev:                                             [  OK  ]

查看配置情况
# raw -qa
/dev/raw/raw1:  bound to major 8, minor 17
/dev/raw/raw2:  bound to major 8, minor 18

这里笔者不清楚为什么主设备号和复设备号并不和我在 /etc/udev/rules.d/60-raw.rules指定的一样，望了解的读者告知，系统内核信息如下
# uname  -a
Linux rac1 2.6.18-164.el5 #1 SMP Tue Aug 18 15:51:54 EDT 2009 i686 i686 i386 GNU/Linux
# cat /etc/redhat-release 
Red Hat Enterprise Linux Server release 5.4 (Tikanga)

可以通过如下方式指定 主设备号和复设备号
# raw /dev/raw/raw1 1 1
/dev/raw/raw1:  bound to major 1, minor 1

raw /dev/raw/raw[n] /dev/xxx
其中n的范围是0-8191。raw目录不存在的话会被自动创建。执行这个命令，就会在/dev/raw下生成一个对应的raw[n]文件用命令方式绑定裸设备在系统重启后会失效。

删除裸设备 
# raw /dev/raw/raw2 0 0
/dev/raw/raw2:  bound to major 0, minor 0

# raw -qa
/dev/raw/raw1:  bound to major 1, minor 1

以上设置必须同时修改 /etc/udev/rules.d/60-raw.rules才能保证重启后生效，否则重启后系统会重新读取/etc/udev/rules.d/60-raw.rules

如需设置raw设备的用户和权限信息，可在/etc/udev/rules.d/60-raw.rules文件里添加如下信息：
ACTION=="add", KERNEL=="raw1", OWNER="dave", GROUP="tianlesoftware", MODE="660" 
如果有多个raw设备，可以写成：
ACTION=="add", KERNEL=="raw[1-4]", OWNER="dave", GROUP="tianlesoftware", MODE="660" 
#chown oracle:oinstall /dev/raw/raw[1-4]
#chmod 775 /dev/raw/raw[1-4] 
注意：在内核2.6.9-89.5AXS2之前使用/etc/sysconfig/rawdevices和/etc/udev/permissions.d/50-udev.permissions进行raw设备的配置和权限管理。在内核 2.6.18-128.7AXS3以后则使用了本文介绍的 /etc/udev/rules.d/60-raw.rules进行raw设备的管理 

确定裸设备的大小 
比较笨的办法是，找出看裸设备对应的是那个实际的块设备，然后用fdisk -l /dev/[h,s]dXN看那个块设备的大小就好了。比较简单的办法是用blockdev命令来计算，如：
#blockdev --getsize /dev/raw/raw1
11718750 
11718750表示有多少OS BLIOCK。
一般一个OS BLOCK大小是512字节，所以11718750*512/1024/1024= 5722(m) 就是裸设备的大小。

使用裸设备作为oracle的数据文件的注意事项 
1、一个裸设备只能放置一个数据文件
2、数据文件的大小不能超过裸设备的大小
如果是日志文件，则裸设备最大可用大小=裸设备对应分区大小 - 1 * 512 （保留一个redo lock）
如果是数据文件，则裸设备最大可用大小=裸设备对应分区大小 - 2 * db_block_size（保留两个block）
为了简单起见，对所有的文件设置称比裸设备小1M即可。
3、数据文件最好不要设置称自动扩展，如果设置称自动扩展，一定要把maxsize设置设置为比裸设备小
4、linux下oracle不能直接把逻辑卷作为裸设备，也要进行绑定。unix下就不需要。